Efficacy of wollastonite-enriched acrylic coatings against fungal decay in non-treated and thermally-modified wood

La madera es un material vivo que ha construido refugios humanos durante miles de años, pero sigue siendo vulnerable a los elementos. Si se deja desprotegida, se pudre por hongos, se quema con el fuego y se deforma a medida que cambian los niveles de humedad. Aunque los científicos han desarrollado durante mucho tiempo tratamientos químicos para detener esta degradación, muchas de estas soluciones son tóxicas o difíciles de aplicar. Una alternativa popular es la modificación térmica, un proceso en el que la madera se hornea a altas temperaturas para cambiar su química interna, haciéndola menos apetecible para los organismos que causan la podredumbre. Sin embargo, incluso la madera tratada con calor no es inmune a todo tipo de degradación, y la maquinaria industrial necesaria para este proceso es costosa. Esto deja un vacío para una forma más simple y barata de proteger la madera, particularmente para aquellos que desean evitar los productos químicos agresivos. Los investigadores han centrado su atención en un mineral común llamado wollastonita, una roca en forma de aguja que se utiliza a menudo en plásticos y cerámicas, para ver si podría fortalecer las pinturas protectoras y evitar que la madera se pudra.

Un equipo de científicos de universidades de Irán, Europa y Australia se propuso probar si mezclar este mineral en una pintura acrílica estándar podría proteger la madera de la degradación fúngica. Trabajaron con tres tipos distintos de madera: haya, una madera dura densa; álamo, una madera dura más ligera; y abeto, una madera blanda. Para simular condiciones del mundo real, prepararon dos juegos de cada tipo de madera. Un juego se dejó en su estado natural, mientras que el otro fue sometido a una modificación térmica mediante el calentamiento a 185 grados Celsius durante cuatro horas. Este tratamiento térmico altera la estructura química de la madera, eliminando algunos de los azúcares de los que se alimentan los hongos. Tras el tratamiento térmico, las muestras de madera fueron acondicionadas para estabilizarlas.

Los investigadores aplicaron entonces diferentes recubrimientos a estas muestras. Algunos trozos se dejaron sin nada para servir como control, mostrando cuánto se pudriría la madera sin ninguna protección. Otros recibieron una pintura acrílica estándar a base de agua, un recubrimiento común que se encuentra en muchas ferreterías. El grupo final recibió una versión especial de esa misma pintura, pero con la wollastonita mezclada. El mineral se añadió en una proporción específica, creando una suspensión que se mezcló minuciosamente en la pintura antes de su aplicación. Cada pieza de madera recibió dos capas de la pintura, aplicadas con un día de diferencia, resultando en una capa seca de unos 210 micrómetros de espesor. Una vez recubiertas, todas las muestras se colocaron en un entorno controlado y se expusieron a dos tipos agresivos de hongos de la madera durante cuatro meses. Un hongo, conocido por causar la podredumbre marrón, ataca las fibras estructurales de la madera, mientras que el otro, un hongo de la podredumbre blanca, descompone el color y la resistencia de la madera.

Tras el periodo de exposición de cuatro meses, los resultados fueron sorprendentes. Las muestras de madera no tratadas sufrieron daños graves, perdiendo cantidades significativas de su masa a medida que los hongos devoraban el material. En algunos casos, la madera desprotegida perdió casi el 40 por ciento de su peso. La pintura acrílica estándar ofreció algo de ayuda, reduciendo la pérdida de masa, pero no era un escudo perfecto. En ciertas condiciones, particularmente con la madera de haya, la película de la pintura se agrietó y se peló, permitiendo que los hilos microscópicos de los hongos penetraran en la madera subyacente. Sin embargo, las muestras recubiertas con la pintura enriquecida con wollastonita funcionaron excepcionalmente bien. La pérdida de masa en estas muestras fue drásticamente menor, cayendo a menudo a menos del 3 por ciento, independientemente de si la madera había sido tratada térmicamente o no.

Los investigadores examinaron las muestras bajo potentes microscopios para comprender por qué la pintura mejorada con el mineral funcionaba tan bien. Descubrieron que la forma de aguja de las partículas de wollastonita actuaba como un refuerzo físico dentro de la película de la pintura, haciéndola más resistente y menos propensa a agrietarse. Más importante aún, el mineral parecía formar fuertes enlaces químicos con la propia pintura, creando una capa cohesiva que era difícil de penetrar para los hongos. La película de la pintura permaneció casi intacta incluso tras meses de ataque fúngico, mientras que la pintura simple se había deteriorado significablemente. El mineral también parecía actuar como una barrera, ralentizando el movimiento del oxígeno y el agua hacia la superficie de la madera, que son esenciales para el crecimiento de los hongos. En algunos casos, los investigadores observaron que el propio mineral podría haber interferido con la capacidad de los hongos para crecer sobre la superficie, limitando la propagación del moho.

El estudio también midió cuánta resistencia conservaba la madera tras el ataque fúngico. La madera que ha sido devorada por los hongos se vuelve débil y quebradiza, perdiendo gran parte de su capacidad para soportar peso. Las muestras protegidas por la pintura de wollastonita, sin embargo, mantuvieron su integridad estructural. Incluso la madera que no había sido tratada térmicamente pero que estaba recubierta con la pintura mineralizada resistió casi tan bien como la madera no expuesta. Esto sugiere que la pintura hizo más que simplemente posarse en la superficie; evitó activamente que el proceso de degradación comprometiera la estructura interna de la madera. La combinación de la modificación térmica y la pintura mineral proporcionó la mejor protección, pero la pintura por sí sola fue una defensa poderosa para la madera no tratada.

Los hallazgos indican que añadir un mineral común y económico a una pintura estándar puede crear un escudo altamente efectivo contra la podredumbre de la madera. Este enfoque ofrece una solución práctica para proteger la madera sin depender de productos químicos tóxicos o de costosas instalaciones de tratamiento térmico industrial. Los investigadores concluyeron que este método es fácil de aplicar y fiable tanto para maderas duras como blandas. Aunque el estudio se llevó a cabo en un entorno de laboratorio, los resultados sugieren un camino prometedor para la preservación de la madera en aplicaciones del mundo real, ofreciendo una forma de extender la vida útil de las estructuras de madera manteniendo el proceso de protección sencillo y respetuoso con el medio ambiente.